對開發(fā)人員來說，定時某些事件是一項常見任務。定時器的常見場景是看門狗、任務的循環(huán)執(zhí)行，或在特定時間安排事件。在這篇文章中，我將演示如何使用 ??timer_create(...)?? 創(chuàng)建一個 POSIX 兼容的間隔定時器。
你可以從 ??GitHub?? 下載下面樣例的源代碼。
準備 Qt Creator
我使用 ??Qt Creator??? 作為該樣例的 IDE。為了在 Qt Creator 運行和調試樣例代碼，請克隆 ??GitHub?? 上的倉庫，打開 Qt Creator，在 “文件File -> 打開文件或項目……Open File or Project...” 并選擇 “CMakeLists.txt”：
在 Qt Creator 中打開項目
選擇工具鏈之后，點擊 “配置項目Configure Project”。這個項目包括三個獨立的樣例（我們在這篇文章中將只會用到其中的兩個）。使用綠色標記出來的菜單，可以在每個樣例的配置之間切換，并為每個樣例激活在終端運行 “在終端中運行Run in terminal”（用黃色標記）。當前用于構建和調試的活動示例可以通過左下角的“調試Debug” 按鈕進行選擇（參見下面的橙色標記）。
項目配置
線程定時器
讓我們看看 ??simple_threading_timer.c??? 樣例。這是最簡單的一個。它展示了一個調用了超時函數(shù) ??expired??? 的間隔定時器是如何被創(chuàng)建的。在每次過期時，都會創(chuàng)建一個新的線程，在其中調用函數(shù) ??expired??：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <errno.h>void expired(union sigval timer_data);pid_t gettid(void);struct t_eventData{ int myData;};int main(){ int res = 0; timer_t timerId = 0; struct t_eventData eventData = { .myData = 0 }; /* sigevent 指定了過期時要執(zhí)行的操作 */ struct sigevent sev = { 0 }; /* 指定啟動延時時間和間隔時間 * it_value和it_interval 不能為零 */ struct itimerspec its = { .it_value.tv_sec = 1, .it_value.tv_nsec = 0, .it_interval.tv_sec = 1, .it_interval.tv_nsec = 0 }; printf("Simple Threading Timer - thread-id: %d\n", gettid()); sev.sigev_notify = SIGEV_THREAD; sev.sigev_notify_function = &expired; sev.sigev_value.sival_ptr = &eventData; /* 創(chuàng)建定時器 */ res = timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerId); if (res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_create: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 啟動定時器 */ res = timer_settime(timerId, 0, &its, NULL); if (res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_settime: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } printf("Press ETNER Key to Exit\n"); while(getchar()!='\n'){} return 0;}void expired(union sigval timer_data){ struct t_eventData *data = timer_data.sival_ptr; printf("Timer fired %d - thread-id: %d\n", ++data->myData, gettid());}這種方法的優(yōu)點是在代碼和簡單調試方面用量小。缺點是由于到期時創(chuàng)建新線程而增加額外的開銷，因此行為不太確定。
中斷信號定時器
超時定時器通知的另一種可能性是基于 ??內核信號??。內核不是在每次定時器過期時創(chuàng)建一個新線程，而是向進程發(fā)送一個信號，進程被中斷，并調用相應的信號處理程序。
由于接收信號時的默認操作是終止進程（參考 ??signal?? 手冊頁），我們必須要提前設置好 Qt Creator，以便進行正確的調試。
當被調試對象接收到一個信號時，Qt Creator 的默認行為是：
- 中斷執(zhí)行并切換到調試器上下文。
- 顯示一個彈出窗口，通知用戶接收到信號。
這兩種操作都不需要，因為信號的接收是我們應用程序的一部分。
Qt Creator 在后臺使用 GDB。為了防止 GDB 在進程接收到信號時停止執(zhí)行，進入 “工具（Tools） -> 選項Options” 菜單，選擇 “調試器Debugger”，并導航到 “本地變量和表達式Locals & Expressions”。添加下面的表達式到 “定制調試助手Debugging Helper Customization”：
Sig 34 時不停止
你可以在 ??GDB 文檔?? 中找到更多關于 GDB 信號處理的信息。
接下來，當我們在信號處理程序中停止時，我們要抑制每次接收到信號時通知我們的彈出窗口:
Signal 34 彈出窗口
為此，導航到 “GDB” 標簽并取消勾選標記的復選框:
定時器信號窗口
現(xiàn)在你可以正確的調試 ??signal_interrupt_timer??。真正的信號定時器的實施會更復雜一些：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <time.h>#include <unistd.h>#include <errno.h>#include <string.h>#define UNUSED(x) (void)(x)static void handler(int sig, siginfo_t *si, void *uc);pid_t gettid(void);struct t_eventData{ int myData;};int main(){ int res = 0; timer_t timerId = 0; struct sigevent sev = { 0 }; struct t_eventData eventData = { .myData = 0 }; /* 指定收到信號時的操作 */ struct sigaction sa = { 0 }; /* 指定啟動延時的時間和間隔時間 */ struct itimerspec its = { .it_value.tv_sec = 1, .it_value.tv_nsec = 0, .it_interval.tv_sec = 1, .it_interval.tv_nsec = 0 }; printf("Signal Interrupt Timer - thread-id: %d\n", gettid()); sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL; // Linux-specific sev.sigev_signo = SIGRTMIN; sev.sigev_value.sival_ptr = &eventData; /* 創(chuàng)建定時器 */ res = timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerId); if ( res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_create: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 指定信號和處理程序 */ sa.sa_flags = SA_SIGINFO; sa.sa_sigaction = handler; /* 初始化信號 */ sigemptyset(&sa.sa_mask); printf("Establishing handler for signal %d\n", SIGRTMIN); /* 注冊信號處理程序 */ if (sigaction(SIGRTMIN, &sa, NULL) == -1){ fprintf(stderr, "Error sigaction: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } /* 啟動定時器 */ res = timer_settime(timerId, 0, &its, NULL); if ( res != 0){ fprintf(stderr, "Error timer_settime: %s\n", strerror(errno)); exit(-1); } printf("Press ENTER to Exit\n"); while(getchar()!='\n'){} return 0;}static voidhandler(int sig, siginfo_t *si, void *uc){ UNUSED(sig); UNUSED(uc); struct t_eventData *data = (struct t_eventData *) si->_sifields._rt.si_sigval.sival_ptr; printf("Timer fired %d - thread-id: %d\n", ++data->myData, gettid());}與線程定時器相比，我們必須初始化信號并注冊一個信號處理程序。這種方法性能更好，因為它不會導致創(chuàng)建額外的線程。因此，信號處理程序的執(zhí)行也更加確定。缺點顯然是正確調試需要額外的配置工作。
總結
本文中描述的兩種方法都是接近內核的定時器的實現(xiàn)。不過，即使 ??timer_create(...)?? 函數(shù)是 POSIX 規(guī)范的一部分，由于數(shù)據(jù)結構的細微差別，也不可能在 FreeBSD 系統(tǒng)上編譯樣例代碼。除了這個缺點之外，這種實現(xiàn)還為通用計時應用程序提供了細粒度控制。
